論文の概要: Fault Diagnosis and Quantification for Photovoltaic Arrays based on Differentiable Physical Models

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.17107v1
• Date: Thu, 18 Dec 2025 22:19:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-22 19:25:54.190739
• Title: Fault Diagnosis and Quantification for Photovoltaic Arrays based on Differentiable Physical Models
• Title（参考訳）: 微分物理モデルに基づく太陽電池アレイの故障診断と定量化
• Authors: Zenan Yang, Yuanliang Li, Jingwei Zhang, Yongjie Liu, Kun Ding,
• Abstract要約: 本稿では,微分可能な高速故障シミュレーションモデル(DFFSM)に基づくPV弦の新しい故障定量化手法を提案する。 提案したDFFSMは、複数の断層下でのI-V特性を正確にモデル化し、断層パラメータに関する解析的勾配を提供する。 シミュレーションおよび測定されたI-V曲線の実験結果から,提案したGFPIは異なる断層間で高い定量化精度を示し,I-V再構成誤差は3%以下であった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.71780347170974
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Accurate fault diagnosis and quantification are essential for the reliable operation and intelligent maintenance of photovoltaic (PV) arrays. However, existing fault quantification methods often suffer from limited efficiency and interpretability. To address these challenges, this paper proposes a novel fault quantification approach for PV strings based on a differentiable fast fault simulation model (DFFSM). The proposed DFFSM accurately models I-V characteristics under multiple faults and provides analytical gradients with respect to fault parameters. Leveraging this property, a gradient-based fault parameters identification (GFPI) method using the Adahessian optimizer is developed to efficiently quantify partial shading, short-circuit, and series-resistance degradation. Experimental results on both simulated and measured I-V curves demonstrate that the proposed GFPI achieves high quantification accuracy across different faults, with the I-V reconstruction error below 3%, confirming the feasibility and effectiveness of the application of differentiable physical simulators for PV system fault diagnosis.
• Abstract（参考訳）: 太陽光発電(PV)アレイの信頼性とインテリジェントな保守には,正確な故障診断と定量化が不可欠である。 しかし、既存の断層定量化手法は、しばしば効率と解釈可能性の制限に悩まされる。 これらの課題に対処するために,微分可能な高速故障シミュレーションモデル(DFFSM)に基づくPV弦の新しい故障定量化手法を提案する。 提案したDFFSMは、複数の断層下でのI-V特性を正確にモデル化し、断層パラメータに関する解析的勾配を提供する。 この特性を利用して、アダヘシアンオプティマイザを用いた勾配型故障パラメータ同定法(GFPI)を開発し、部分シェーディング、短絡および直列抵抗劣化を効率的に定量化する。 シミュレーションおよび測定されたI-V曲線による実験結果から,提案したGFPIは異なる断層間で高い定量化精度を達成でき,I-V再構成誤差は3%以下であり,PV系故障診断のための微分可能物理シミュレータの有効性と有効性が確認された。

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